康复用外骨骼上肢机械臂仿生结构研究

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1、分类号：TH12密级：不保密UDC：621学校代码：11065硕士学位论文康复用外骨骼上肢机械臂仿生结构研究李海涛指导教师王钰副教授学科专业名称机械工程论文答辩日期2016年6月1日摘要目前康复工程中外骨骼式的机械康复设备应用广泛，既逐渐满足了理疗康复的巨大需求又使得康复理疗的成本不断降低，对减轻患者的经济负担和理疗师的劳动负担发挥了重要作用，随着外骨骼康复理疗设备在临床的应用和对康复效果的分析，常规外骨骼机械式康复中存在的问题逐渐表现出来。临床发现外骨骼机械臂辅助人体实现康复动作时，患者长期进行机械重复性动作可致肩胛骨部位肌肉造成永久损伤，显著症状为肩峰下疼痛综

2、合征，其原因是肌肉麻痹不能自主收缩，在外力牵引下发生损伤。本文在已完成基本康复动作的外骨骼式上肢康复机器人的基础上研究肩胛骨部分运动的仿生结构设计，用可靠的机械式传动代替电信号控制是本课题的显著特点，因动力需要从肩关节传递到肩胛骨后方的执行机构在空间内位置复杂，且执行机构需要进行位置调整，故选用绳管传动传递动力，钢丝绳和聚四氟乙烯管配合可在空间内灵活适应位置调整的需要，肩关节运动的同时通过减速及调整机构完成与肩胛骨运动的2:1转动关系转换，执行机构辅助肩胛骨运动,改善康复效果。主要对辅助肩胛骨转动系统的设计原理设计过程进行了详细的阐述。使用机械三维建模设计软件完成

3、了结构设计，保证运动过程没有干涉。使用有限元软件对关键部件进行了受力和变形分析，保证零件结构的安全性；并进行模态分析检验机构是否与激励源发生共振。关键词：外骨骼；康复机器人；上肢康复；肩胛骨运动AbstractNowtheexoskeletonmechanicalarmhasbeenwidelyusedinrehabilitationengineering,Thisapplicationnotonlygraduallytomeetthehugedemandforthepatientsofphysicaltherapyandrehabilitationtreatme

4、ntcostsarelower,Asexoskeletonsrehabilitationdevicesintheclinicalapplicationandtheanalysisoftheeffectofrehabilitation,theproblemsexistinginthemechanicalrecoverygraduallyperformancesignificantly.Clinicalapplicationshowsthatdrivemechanicalarmexoskeletonshumanmovementmaycausepermanentdama

5、getotheshoulderbladepartsofthebody,Significantsymptomispainintheshoulder.ThisarticleisonthebasisofexoskeletonarmrehabilitationrobotwhichcanrealizethebasicactiondostructuredesigningforScapularmotion.Insteadofelectricalcontrolwithreliablemechanicaltransmissionisthedistinctivefeaturesoft

6、hisstudy,Withtheneedofpowerfromtheshouldertotheactuators,transmissionpathiscomplicated,andactuatorpositionadjustmentisrequired,sochooselinepipetransmissionpower.Wireropeandthetubeoftefloncanbeflexibletoadapttothepositionadjustedinspace,Shoulderjointmovementtoachieve2:1rhythm,Actuatora

7、uxiliaryscapulamovement,improvetheeffectivenessofrehabilitation.Thearticleexpressedtheauxiliarybladerotationsystemindetaildesignprincipleanddesignprocess.Usingmechanicalthree-dimensionalmodelingdesignsoftwarecompletedthestructuredesignandfiniteelementsoftwareforthestressanddeformation

8、analy